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作者
刘伟 韩冬阳 徐浩 周禹军 李
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单位
中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院山东科技大学安全与环境工程学院
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摘要
瓦斯是赋存于煤层中的非常规天然气。瓦斯的运移行为是煤层气开采的核心问题,然而双重孔隙煤层的瓦斯运移机理还没有达成共识。为了明确瓦斯运移机理,可视化瓦斯动态运移过程,本研究构建裂隙中瓦斯均由压力梯度驱动,煤基质内瓦斯分别由压力梯度驱动和密度梯度驱动的两种煤层双重孔隙钻孔瓦斯渗流模型。两种模型均采用有限差分法求解。通过自主开发的数值模拟软件得到瓦斯压力分布、瓦斯涌出速度和瓦斯累计涌出量。通过对比数值解算结果与现场实测数据,探讨两种模型的准确性和差异性。结果表明:(1)两种模型在抽采前期均由达西流主导,其瓦斯涌出速度和累计瓦斯涌出量与现场基本保持一致。煤基质内的气体将在后期主导气体运移。密度梯度模型与实际结果更一致。(2)由于游离瓦斯的存在,密度梯度模型的基质和钻孔内瓦斯压力变化范围比压力梯度模型大。煤基质中的扩散行为与基质内密度梯度模型更吻合。(3)钻孔瓦斯涌出率与原始瓦斯压力、孔隙渗透系数、裂隙渗透系数呈正相关,与基质半径负相关。基于游离瓦斯密度梯度的双重孔隙钻孔瓦斯流动的模型更真实、准确地反映煤储层钻孔瓦斯运移的物理行为。该研究可为煤层气产量预测和矿井瓦斯灾害防治提供理论依据。
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关键词
煤层瓦斯运移密度梯度双重孔隙模型瓦斯涌出速率参数敏感性
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文章目录
0 引言
1 双重孔隙钻孔瓦斯模型建立与解算
1.1 模型的基本假设
1.2 模型的建立过程
1.2.1 煤基质游离瓦斯密度梯度扩散理论模型
1.2.2 裂隙瓦斯流动模型的建立
1.3 不同驱动方式模型的比较
1.4 模型的解算
1.4.1 网格划分
1.4.2 模型离散化
1.5 解算程序与流程
2 模型结果与分析
2.1 模拟结果和现场实测对比
2.2 瓦斯压力分布
2.2.1 钻孔瓦斯压力分布
2.2.2煤基质瓦斯压力分布
3. 瓦斯运移多因素敏感性分析
3.1 原始瓦斯压力
3.2 孔隙率
3.3 裂隙透气性系数
3.4 煤基质半径
4结论
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引用格式
刘伟,韩冬阳,徐浩,等.煤层双重孔隙瓦斯运移机理及模型评估[J/OL].煤炭科学技术,1-10[2025-03-15].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20250313.1729.001.html.
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